1.4: Nöroanatomiye Giriş

Nöroanatomi çalışmaları sayesinde, bilim adamları davranışlarımızı kontrol eden karmaşık sistemde gezinmek için bir harita çizmeye çalışırlar. Mikroskobik düzeyde, nöroanatomistler, nöronlar olarak bilinen sinyal hücreleri arasındaki ilişkileri araştırırlar; glia olarak bilinen bakım hücreleri; ve onları destekleyen hücre dışı matris yapısı. Daha geniş bir bakış açısıyla, organ düzeyinde, nöroanatomi beyin yapılarını ve sinir yollarını inceler.

Bu video, alanın tarihini, nöroanatomistler tarafından sorulan temel soruları ve bu soruları yanıtlamak için mevcut araçları tanıtarak nöroanatomik araştırmalara genel bir bakış sunacak ve ardından nöroanatomiyi araştıran bazı özel deneylerin gözden geçirilmesini sağlayacaktır.

Bu sinirbilim dalının tarihini gözden geçirerek başlayalım. Nöroanatomik araştırmaların kökleri, Hipokrat'ın zihinsel aktivitenin kalpten ziyade beyinde bulunduğunu varsaydığı MÖ 4. yüzyıla kadar uzanabilir.

Ancak, 15. yüzyılın sonlarına kadar, Papa IV. Sixtus'un insan diseksiyonunu ortadan kaldırdığı zaman, 1543'te Andreas Vesalius'un "İnsan Vücudunun İşleyişi Üzerine" adlı kitabının yayınlanmasıyla yansıtıldığı gibi, nöroanatomi çalışması yeniden canlandırıldı.

Bu çalışmayı genişleterek, 1664'te Thomas Willis, birkaç yeni nörolojik yapıyı tanıttığı ve işlevleri hakkında spekülasyon yaptığı "Beynin Anatomisi" ni yayınladı. Bu çalışma şimdi modern nöroanatominin temeli olarak kabul edilmektedir.

16. yüzyılın sonunda, mikroskobun icadı nöroanatomik araştırmalarda ikinci bir devrimi teşvik etti. Bu teknolojik atılımın ardından, 1873'te Camillo Golgi, tek nöronları mikroskop altında görselleştirmek için bir boyama tekniği icat etti.

Bu yenilikler sayesinde, 1888'de Santiago Ramón y Cajal, Nöron Doktrini'ni formüle etti: beynin anatomik ve işlevsel biriminin nöron olduğu fikri.

Makroskopik düzeyde, 1909'da Korbinian Brodmann, serebral korteksi "Brodmann'ın alanları" olarak adlandırılan 52 farklı alana böldüğü bir dizi beyin haritası yayınladı. Bu haritalar, çeşitli kortikal alanların farklı sitomimariye sahip olduğu gözlemine dayanıyordu.

Daha sonra, 1957'de Wilder Penfield ve Theodore Rasmussen, kortikal homunculus'u üretti: Belirli motor ve duyusal işlevleri kontrol eden bölgeleri gösteren belirli bir Brodmann alanlarının daha ayrıntılı bir haritası.

Sinir sistemi yapısının mikroskobik ve makroskopik düzeylerdeki bu etkileyici tarihsel çalışmalarına dayanarak, günümüzün nöroanatomistleri, yapının işlevle nasıl ilişkili olduğuna dair sorular soruyorlar. Başlangıç olarak, bazı araştırmacılar özellikle sitomimariye veya nöronların ve gliaların düzenlenmesine odaklanır. Örneğin, beyindeki belirli çekirdekleri veya nöron kümelerini araştırmak için, orada bulunan nöronal alt tipleri ve bu hücrelerin diğer beyin bölgeleriyle yaptığı bağlantıları karakterize etmek yardımcı olur.

Sitomimarinin dinamik olduğu göz önüne alındığında, bu alandaki bir diğer önemli soru, nöroanatomik değişikliklerin nasıl ve neden meydana geldiğine odaklanmaktadır.

Örneğin, öğrenme ve hafıza "nöroplastisite" veya nöronlar arasındaki yapısal temas noktalarındaki değişiklikler gibi nöral yollardaki değişiklikler ile ilişkilidir. Dendritik dikenler olarak adlandırılan küçük çıkıntılar, aktiviteye bağlı bir şekilde boyut, şekil ve sayı olarak dinamik olarak değişebilir.

Sinir sisteminin yapısını anlamak, işlev bozukluğunu açıklamak için de çok önemlidir.

Örneğin, zayıflatıcı nörodejeneratif hastalıklar, Parkinson hastalığında gözlenen dopaminerjik nöronların dejenerasyonu gibi karakteristik nöroanatomik değişikliklerle ilişkilidir.

Nöroanatomistlerin sorduğu temel soruları tartıştıktan sonra, bu bilim adamlarının cevapları bulmak için kullandıkları araçları gözden geçirelim.

İlk olarak, histoloji veya lekeli doku dilimlerinin analizi, sitomimariyi incelemek için önemli bir tekniktir.

Nöroanatomistler, sinir sistemindeki belirli yapıları görselleştirmek için ellerinde bir dizi lekeye sahiptir.

Histokimya, kimyasal bileşenlerin lokalizasyonuna ve tanımlanmasına dayanan bir histoloji dalıdır. Histokimyanın özellikle değerli bir uygulaması, izleyicilerin tespitidir: Sinir sistemi içindeki bağlantılarını görselleştirmek için nöronlara sokulan moleküller.

Daha önce de belirttiğimiz gibi, mikroskobun ortaya çıkışı, nöroanatominin çalışılma biçiminde devrim yarattı. Işık mikroskobu, histolojik olarak boyanmış nöronal dokunun orijinal boyutunun bin katına kadar görüntülenmesini sağlayarak sitomimariyi ortaya çıkarır. Floresan ışık mikroskobu, immün etiketli proteinlerin doku kesitlerinde veya kültürde görüntülenmesine izin verir ve iki proteinin tek bir nöron içinde yakın olup olmadığını belirlemeyi içeren kolokalizasyon çalışmalarına izin verir.

Konfokal görüntüleme, nöronal dokunun optik kesitine izin veren gelişmiş bir floresan mikroskobu yöntemidir ve bu nedenle nöronların 3D rekonstrüksiyonlarını oluşturmak için kullanılabilir, böylece morfolojileri veya şekilleri incelenebilir.

2-foton görüntüleme, dokuya derinlemesine nüfuz edebilen ve genellikle davranan hayvanlarda beynin canlı görüntülenmesi için kullanılan başka bir floresan görüntüleme türüdür.

Bununla birlikte, hiçbir foton bir elektron gibi nüfuz edemez, bu nedenle elektron mikroskobu, nöronal yapıların nanometre altı çözünürlüğünü sağlamak için paha biçilmez olmuştur. Özellikle, sinaps, transmisyon elektron mikroskobu kullanılarak mükemmel ayrıntılarla görselleştirildi. Ayrıca, elektron mikroskobu ile görselleştirilen seri kesitlerden elde edilen görüntülerin derlenmesiyle, tomografi olarak bilinen bir işlemle nöronal "hacimlerin" 3 boyutlu rekonstrüksiyonları oluşturulabilir.

Zaman içinde nöroanatomik yapılardaki değişiklikleri izlemek için nörogörüntüleme son derece yararlı bir araçtır. Manyetik rezonans görüntüleme veya MRI, insanlarda beyni araştırmak için yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu teknik, 1 mm çözünürlüğe kadar beynin bir bütün olarak bir resmini sağlar. MRG, traktografi yoluyla beyaz cevheri araştırmak için kullanılabilir. Bu teknikle, nöroanatomistler akson demetlerini görselleştirerek beyin alanları arasındaki ve içindeki bağlantıları ortaya çıkarır.

Nöroanatomi ve hastalık durumları arasındaki ilişkileri değerlendirmek için, bilim adamları sıklıkla hayvan modellerine uygulanan cerrahi tekniklerden yararlanırlar. Stereotaktik cerrahi, araştırmacıların izole anatomik alanları fiziksel olarak manipüle etmelerine izin vermek için 3 boyutlu bir koordinat sistemi ve ayrıntılı anatomik atlaslar kullanır. Stereotaktik bir aparat ve uygun anatomik bilgi ile elektriksel stimülasyon sağlamak, ilaçlar veya diğer maddeler vermek veya beynin hedeflenen bölgelerinde lezyonlar oluşturmak mümkündür.

Daha sonra, bu yöntemlerin bazı uygulamalarını gözden geçirelim. Beyin yapısı hakkında detaylı bilgi, ince ince bölümlere ayrılmış korunmuş beyinlerin analizi ile elde edilebilir. Farklı yapısal özellikleri vurgulamak için, primat beyninin bu bölümleri, tüm beyin boyunca üç proteinin ifadesini gösterecek şekilde boyandı. Lekeli bölümler ayrıca yüksek büyütmede incelenebilir ve bu da araştırmacıların yapıyı hücresel düzeyde görselleştirmelerine olanak tanır.

Deneyim, hücresel düzeyde nöronal yapıyı değiştirebilir. Bu deneyde, genç fareler gelişim boyunca dokunsal uyaranlara maruz bırakılır. Yetişkinliğe ulaştıklarında, hücre morfolojisini görselleştirmek için beyin örnekleri toplanır ve boyanır. Elde edilen görüntüler, dendritlerin şeklindeki ve sayısındaki değişiklikleri ortaya çıkararak nöronal bağlantının değiştiğini düşündürür.

Nöroanatomi, nörolojik ve psikiyatrik hastalıkların tanı ve tedavisine katkıda bulunduğu için klinik ortamlarda çok önemlidir. Örneğin, sitomimarideki değişiklikler belirli hastalık durumlarıyla sıkı sıkıya bağlantılıdır. Yapısal nörogörüntüleme teknikleri, normal ve hastalık durumlarında belirli beyin bölgelerinin aktivitesini karşılaştırmak için sıklıkla fonksiyonel görüntüleme ile birleştirilir. Örneğin, beyin sarsıntısı geçiren hastalar, yaralanmadan kurtulmaları ile ilişkili olan nöral aktivite modellerinde değişiklikler sergilerler.

Az önce JoVE'nin nöroanatomiye girişini izlediniz. Bu videoda, nöroanatomi araştırmalarının tarihinin izini sürdük ve nöroanatomistlerin sorduğu temel soruları tanıttık. Ayrıca mikroskobik ve makroskopik düzeylerde araştırma stratejilerini araştırdık ve uygulamalarını tartıştık.

İzlediğiniz için teşekkürler!